CN112202332A - 全桥滤波电路、直流转换器及充电终端 - Google Patents

全桥滤波电路、直流转换器及充电终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种全桥滤波电路、直流转换器及充电终端，电路包括：第一整流桥的正输出端与第一绕组的同名端相连接，第一绕组的另一端连接负载的正端，负载的负端连接第一整流桥的负输出端，负载的负端还连接二极管D10的阳极，二极管D10的阴极分别连接第一整流桥的负输出端及切换开关的一端；第二整流桥的正输出端与第二绕组的同名端相连接，第二绕组的另一端连接切换开关的另一端；第二绕组的另一端还连接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极连接负载的正端，负载的负端还连接第二整流桥的负输出端。在实现宽电压范围的满功率输出的同时，保证使用最小磁芯尺寸的基础上；满足串联状态下滤波电感感量要求；也在并联状态下，解决两个副边电路均流的问题。

Description

全桥滤波电路、直流转换器及充电终端
技术领域
本发明涉及工业电源应用领域，尤其是指一种全桥滤波电路、直流转换器及充电终端。
背景技术
在工业电源应用领域中，直流-直流功率存在着大量宽恒功率范围的需求。尤其是，电动汽车充电领域中，电动车充电电压范围将会越来越宽，达到0V-1000V的范围，从而覆盖小电瓶车，家用小汽车，电动大巴以及特种电动车对于充电电压的需求。在实现宽充电电压范围的同时，满足全电压范围内的满功率输出的需求。
为了达到上述目的，传统的技术方案以移相全桥基本拓扑的充电电源，目前现有方案基本上采用至少两个移相全桥电路串并联来实现，而移相全桥的输出滤波电感需要1个或者2个较大体积的滤波电感。然而，在传统方案中，使用一个滤波电感的方案，要保证全电压范围内输出纹波电流在合适范围，电感需要设计较大，磁性器件体积大，两个并联移相全桥支路不能够实现均流。使用两个滤波电感方案，两个并联移相全桥支路需要使用两组电流采样才能保证均流，电路结构复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种移相全桥滤波电感串并联电路及方法，实现主功率电路宽电压范围输出的同时，使用较小的磁芯器件实现滤波电感感量宽范围变化，同时解决两个移相全桥电路均流问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：提供了一种全桥滤波电路，包括：设有第一整流桥的第一副边电路、设有第二整流桥的第二副边电路、切换开关、二极管D9、二级管D10、负载，以及，同向绕制于同一磁芯的两个边柱的第一绕组及第二绕组；
所述第一整流桥的正输出端与所述第一绕组的同名端相连接，所述第一绕组的另一端连接所述负载的正端，所述负载的负端连接所述第一整流桥的负输出端，所述负载的负端还连接所述二极管D10的阳极，所述二极管D10的阴极分别连接所述第一整流桥的负输出端及所述切换开关的一端；
所述第二整流桥的正输出端与所述第二绕组的同名端相连接，所述第二绕组的另一端连接所述切换开关的另一端；所述第二绕组的另一端还连接所述二极管D9的阳极，所述二极管D9的阴极连接所述负载的正端，所述负载的负端还连接所述第二整流桥的负输出端；
其中，当所述切换开关断开时，所述第一副边电路与所述第二副边电路并联，实现低压输出；
当所述切换开关开通时，所述第一副边电路与所述第二副边电路串联，实现高压输出。
其中，所述二极管D9、二极管D10均为钳位二极管。
具体的，所述第一绕组及所述第二绕组构成耦合电感。
具体的，所述切换开关为MOS管、IGBT，或继电器中的一个。
可选地，所述负载的正端与负端与电容并联。
其中，所述磁芯形状为环形、方形或Ｕ型。
本发明还提供了一种直流转换器，包括上述的全桥滤波电路。
本发明又提供了一种充电终端，包括上述的全桥滤波电路。
本发明的有益效果在于：在实现宽电压范围输出的基础上，使用同向绕制于同一磁芯的两个边柱的第一绕组及第二绕组，形成了滤波电感L1，不但缩小了滤波电感的体积；而且，当切换开关断开时，第一副边电路与第二副边电路并联，第一绕组与第二绕组共用磁芯的磁通回路，实现第一绕组与第二绕组的电流平均值相等的效果，以此保证第一副边电路与第二副边电路均流；当切换开关开通时，第一副边电路与第二副边电路串联，滤波电感的第一绕组与第二绕组串联，感量增强，满足大滤波电感感量的需求，产生更小的电感波纹，降低磁芯损耗，保证效率。
附图说明
下面结合附图详述本发明的具体结构
图1为本发明的全桥滤波电路的某一实施例的电路图；
图2为本发明的全桥滤波电路的另一实施例的多主变方案原理图；
图3为本发明的为滤波电感结构在某一实施例中的示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1及图2所示，图1为本发明的全桥滤波电路的某一实施例的基本原理图，图2为本发明的全桥滤波电路的另一实施例的多主变方案原理图；
本发明提供了一种全桥滤波电路，包括：设有第一整流桥的第一副边电路、设有第二整流桥的第二副边电路、切换开关、二极管D9、二级管D10、负载，以及，同向绕制于同一磁芯的两个边柱的第一绕组及第二绕组；
第一整流桥的正输出端与第一绕组的同名端相连接，第一绕组的另一端连接负载的正端，负载的负端连接第一整流桥的负输出端，负载的负端还连接二极管D10的阳极，二极管D10的阴极分别连接第一整流桥的负输出端及切换开关的一端；
第二整流桥的正输出端与第二绕组的同名端相连接，第二绕组的另一端连接切换开关的另一端；第二绕组的另一端还连接二极管D9的阳极，二极管D9的阴极连接负载的正端，负载的负端还连接第二整流桥的负输出端；
其中，当切换开关断开时，第一副边电路与第二副边电路并联，实现低压输出；
当切换开关开通时，第一副边电路与第二副边电路串联，实现高压输出。
本发明的效果在于，在实现宽电压范围输出的基础上，使用同向绕制于同一磁芯的两个边柱的第一绕组及第二绕组，形成了滤波电感L1，不但缩小了滤波电感的体积；而且，当切换开关断开时，第一副边电路与第二副边电路并联，第一绕组与第二绕组共用磁芯的磁通回路，实现第一绕组与第二绕组的电流平均值相等的效果，以此保证第一副边电路与第二副边电路均流；当切换开关开通时，第一副边电路与第二副边电路串联，滤波电感的第一绕组与第二绕组串联，感量增强，满足大滤波电感感量的需求，产生更小的电感波纹，降低磁芯损耗，保证效率。
其中，NP1、NP2表示原边电路的绕圈；NS1为第一副边电路中的副边绕圈，第一整流桥，包括D1~D4，其连接方式如图1所示；NS2为第二副边电路中的副边绕圈，第二整流桥包括D5~D8，其连接如图1所示；NS1与NS2的绕组匝数相同。
其中，二极管D9、二极管D10均为钳位二极管。由此，进行电压限制，从而在应用切换开关来改变电路通断的过程中，避免滤波电感L1进入开路状态。
具体的，切换开关为MOS管、IGBT，或继电器中的一个。可以理解的是，使用其他的器件，作为外部开关，也属于本专利的保护范围。
可选地，负载的正端与负端与电容并联。由此，应用电容配合整流桥进行滤波处理。
其中，磁芯形状为环形、方形或Ｕ型，或者其他能够构成此种结构磁芯。其缠绕方式如图3所示，由此，为实现第一绕组及第二绕组的配合提供了基础硬件。
本申请还提供了一种直流转换器，包括上述的全桥滤波电路。应用这一直流转换器，不但可以通过切换开关，满足宽范围的电压输出，而且满足全电压范围内的满功率输出，更可以凭借体积较小的磁芯，缩小直流转换器所占的空间，达到使用较小体积滤波电感实现全电压范围内满功率输出对于滤波电感感量需求的目的，同时利用滤波电感解决变压器绕组并联均流的问题。
本申请又提供了一种充电终端，包括上述的全桥滤波电路。由此，可以在缩小充电终端所占空间，磁芯成本更小，成本更低，功率密度更高，电路性能更强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种全桥滤波电路，其特征在于，包括：设有第一整流桥的第一副边电路、设有第二整流桥的第二副边电路、切换开关、二极管D9、二级管D10、负载，以及，同向绕制于同一磁芯的两个边柱的第一绕组及第二绕组；
所述第一整流桥的正输出端与所述第一绕组的同名端相连接，所述第一绕组的另一端连接所述负载的正端，所述负载的负端连接所述第一整流桥的负输出端，所述负载的负端还连接所述二极管D10的阳极，所述二极管D10的阴极分别连接所述第一整流桥的负输出端及所述切换开关的一端；
所述第二整流桥的正输出端与所述第二绕组的同名端相连接，所述第二绕组的另一端连接所述切换开关的另一端；所述第二绕组的另一端还连接所述二极管D9的阳极，所述二极管D9的阴极连接所述负载的正端，所述负载的负端还连接所述第二整流桥的负输出端；
其中，当所述切换开关断开时，所述第一副边电路与所述第二副边电路并联，实现低压输出；
当所述切换开关开通时，所述第一副边电路与所述第二副边电路串联，实现高压输出。
2.如权利要求1所述的全桥滤波电路，其特征在于：所述二极管D9、二极管D10均为钳位二极管。
3.如权利要求1所述的全桥滤波电路，其特征在于：所述切换开关为MOS管、IGBT，或继电器中的一个。
4.如权利要求1所述的全桥滤波电路，其特征在于：所述负载的正端与负端与电容并联。
5.如权利要求1所述的全桥滤波电路，其特征在于：所述磁芯形状为环形、方形或Ｕ型。
6.一种直流转换器，其特征在于：包括如权利要求1~5任意一项所述的全桥滤波电路。
7.一种充电终端，其特征在于：包括如权利要求1~5任意一项所述的全桥滤波电路。
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